Question

甲、乙兩同學選用的實驗器材均完好，但部分器材的規格不同．他們按圖所示的電原理圖連接電路，分別進行實驗．在圖所示的電路中．電源電壓恒定，所有電表均為理想電表，R₁為滑動變阻器．R₂為定值電阻，燈L的電阻不隨溫度而改變．在實驗時，甲、乙兩同學通過改變滑動變阻器的滑動片P的位置，使電表示數發生變化，并記錄在表格中．甲、乙兩同學記錄的實驗數據如表1、表2所示：

表1：甲同學測得的實驗數據

實驗序號	A1表示數 （安）	A2表示數 （安）	V1表示數 （伏）	V2表示數 （伏）
1	O．14	0.85	2.1	3.5
2	O．24	O．72	2.4	4.8
3	O．34	0.69	1.7	5.1
4	O．48	O．72	O

表2；乙同學測得的實驗數據

實驗序號	A1表示數 （安）	A2表示數 （安）	V1表示數 （伏）	V2表示數 （伏）
5	O．11	O．83	1.65	3.7
6	O．17	O．69	1.70	5.1
7	0.23	O．62	1.15	5.8
8	0.30	0.60	O	6.0

根據上述實驗數據．回答下列問題．
（1）根據表1中的實驗數據．請通過比較、分析說明甲同學進行實驗時．滑片P的移動方向（用a-b或b-a表示）
（2）根據表1中的實驗數據，請通過分析、歸納完成表1中“V₂表示數”下的空格．
（3）根據表1、表2中的實驗數據，請通過比較、分析來說明甲、乙兩同學測得的實驗數據變化規律不同的主要原因．
（4）丙同學為分析甲同學與乙同學所記錄實驗數據不同原因．他，用與甲同學實驗時相同的器件，按圖所示電路重新連接電路進行實驗．測得各電表的示數如表3所示．當他把表3中實驗數據與表1實驗數據進行比較時．發現表1和表3中的實驗數據完全不同．請你根據表1和表3中實驗數據．分析說明丙同學的實驗數據與甲同學實驗數據不同的原因．
表3、丙同學測得的實驗數據

實驗序號	A1表示數 （安）	A2表示數 （安）	V1表示數 （伏）	V2表示數 （伏）
9	0.34	0.34	5.1	8.5
10	0.40	O．40	4．O	8.0
ll	0.48	0.48	2.4	7.2
12	0.60	0.60	O	6.0

Answer 1

分析：由電路圖可知，R₂與滑動變阻器的左邊串聯后再與右邊并聯，最后和燈泡L串聯；V₁測滑動變阻器左邊電壓，V₂測右邊電壓，A₁測R₂支路的電流，A₂測干路電流．
（1）由表格中V₁的示數變化判斷滑片P移動的方向．
（2）根據表格中的任意一阻數據利用并聯電路的電壓特點求出R₂兩端的電壓，根據并聯電路的電流特點求出通過R₂的電流，利用歐姆定律求出R₂的阻值；當滑片位于a點時，R₁、R₂并聯兩端的電壓相等，根據歐姆定律和并聯電路的電壓特點求出電壓表V₂的示數．
（3）當滑片位于a點時，R₁、R₂并聯，根據并聯電路的電流特點結合表一第四組數據和表二中第八組數據通過兩電阻的電流，再根據歐姆定律可知兩電阻之間的關系，進一步可知甲、乙兩同學測得的實驗數據變化規律不同的主要原因．
（4）分析表3中數據可知，兩電流表的示數相同，說明電路中沒有通過滑動變阻器b端的電流，據此說明丙同學的實驗數據與甲同學實驗數據不同的原因．

解答：解：（1）由表格中V₁的示數可知，滑動變阻器左邊分得的電壓逐漸減小，最終為0，所以滑片P是由b向a移動．

（2）根據第二組數據，通過R₂的電流I₂=I_A1=0.24A，
R₂兩端的電壓U₂=U_V2-U_V1=4.8V-2.4V=2.4V，
所以R₂=

U2

I2

=

2.4V

0.24A

=10Ω；
當滑片位于a點時，R₁、R₂并聯，
此時通過R₂的電流I₂′=I_A1′=0.48A，
電壓表的示數U_V2′=U_V1′=I₂′R₂=0.48A×10Ω=4.8V．表格如下所示：

實驗序號	A1表示數 （安）	A2表示數 （安）	V1表示數 （伏）	V2表示數 （伏）
1	O．14	0.85	2.1	3.5
2	O．24	O．72	2.4	4.8
3	O．34	0.69	1.7	5.1
4	O．48	O．72	O	4.8

（3）當滑片位于a點時，R₁、R₂并聯，
由表一第四組數據可知：通過R₂的電流為0.48A，通過R₁的電流為A₂-A₁=0.72A-0.48A=0.24A，
∵兩電阻兩端的電壓相等，
∴根據R=

U

I

可知，R₁＞R₂；
由表二第八組數據可知：通過R₂的電流為0.3A，通過R₁的電流為A₂-A₁=0.6A-0.3A=0.3A，
∵兩電阻兩端的電壓相等，
∴根據R=

U

I

可知，R₁≤R₂；
所以甲、乙兩同學測得的實驗數據變化規律不同．
（4）分析表3中數據可知，兩電流表的示數相同，說明電路中沒有通過滑動變阻器b端的電流，否則兩電流表的示數不相等，
故丙同學的實驗數據與甲同學實驗數據不同的原因是：變阻器b端（下端）斷路．
答：（1）滑片P的移動方向是b-a；
（2）表1中“V₂表示數”下的空格為4.8；
（3）甲、乙兩同學測得的實驗數據變化規律不同的主要原因如上所示；
（4）丙同學的實驗數據與甲同學實驗數據不同的原因是：變阻器b端（下端）斷路．

點評：本題考查了串聯電路和并聯電路的特點以及歐姆定律的靈活運用，還考查了學生分析數據得出結論的能力，關鍵是畫出等效電路圖得出電路的連接方式和電壓表所測電路元件的判斷．